Разработка и исследование смесителя-диспергатора центробежного типа для получения сухих композитных смесей

Актуальность проблемы. Основные задачи пищевой промышленности — это обеспечение населения высококачественными продуктами питания, создание и внедрение отвечающего современным требованиям высокоэффективного технологического оборудования,.

О" .0' способствующего экономии материальных и топливно-энергетических ресурсов, исходного сырья и сокращающего негативное воздействие на окружающую среду [1].

Совместно с необходимостью наращивания темпов производства продуктов питания на предприятиях пищевой промышленности решаются задачи рационального и полногоиспользования поступившего сырья. В связи с этим в области переработки сыпучих дисперсных* материалов приобретают большое значение ресурсосберегающие технологии, интенсификация процессов смешивания и диспергированияразработка и. проектирование новых типов аппаратов и методик их расчета. Поэтому актуальной является, задача интенсификации процесса приготовления многокомпонентных смесей, с высокими процентными соотношениями-(1:200 и более) в технологии производства сухих пищевых полуфабрикатов (готовые мучные смеси для приготовления блинов, оладий и т. п.). Ввиду сложности учета физико-механических свойств сыпучих материалов надежной основой методов расчета аппаратов для их переработки являются экспериментальные исследования.

На практике для повышения эксплуатационных характеристик в исследуемый аппарат вносятся конструктивные изменения, что требует затрат времени и средств на повторение всего объема эмпирических исследований [2]. Во многих случаях это недопустимо для динамично развивающихся производств. Для решения этой задачи необходимо использовать известные и апробированные методы математического моделирования процессов, протекающих в дисперсных системах.

Российскими учеными (Макаров Ю.И., Ахмадиев Ф. Г., Кафаров В. В., Блиничев В. Н., Мизонов В. Е., Иванец В. Н., Баранцева Е. А., Селиванов Ю. Т., Першин В. Ф., Борщёв В. Я. и др.) опубликованы ряд работ в области практики и теории процессов смешивания и диспергирования, однако некоторые вопросы так и остались нераскрытыми.

Поэтому изучение закономерностей процессов смешивания и диспергирования в технологии сухих композитных семей с целью разработки высокоэффективного смесительного оборудования для их получения, а так же выбор оптимальных режимов работы смесеприготовительного агрегата является актуальной задачей.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планами НИР ФГБОУ ВПО КемТИПП, грантами губернатора Кемеровской области «Разработка научно-практических аспектов создания дозировочно-смесительного оборудования для производства комбинированных кормов и продуктов питания», «Инновационное развитие высокоэффективных технологических процессов, производства комбинированных продуктов» (2007 г., 2010 г., грантодержатель — Бакин И.А.).

Цель работы: разработка и исследование смесителя-диспергатора центробежного типа для получения сухих композитных смесей на основе анализа результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Задачи исследований: разработать математические модели процесса смесеобразования в центробежных аппаратах на микроуровне (в рабочем объеме смесителя) и макроуровне (в системе «дозаторы-смеситель») с применением теории стохастических процессов и кибернетического подходаисследовать экспериментальным путем процессы смешивания и диспергирования в центробежном аппарате и определить рациональные режимы его работы;

— реализовать математическую модель смесителя-диспергатора численными методами на ЭВМ, разработать алгоритм расчета его рациональных параметров работы смесителя-диспергатора и сравнить полученные зависимости с экспериментальными данными;

— разработать новую конструкцию смесителя центробежного типа и технологию получения сухих мучных композитных смесей в>нем.

В соответствии с поставленными задачами, исследования проводили по общей схеме, представленной на рис. 1.

Научная новизна:

— разработаны и средствами компьютерного моделирования реализованы математические модели, описывающие процесс смесеобразования в локальном объеме смесителя-диспергатора и системе «дозаторы-смеситель»;

— разработаны алгоритмы расчета рациональных рабочих параметров смесителя-диспергатора сыпучих дисперсных материалов (свидетельства о государственной регистрации программ ЭВМ № 2 011 619 083, 2 011 619 084);

— экспериментально исследовано влияние рациональных конструктивных и режимных параметров работы смесителя на качество получаемых мучных композитных смесей.

Практическая значимость и реализация. По результатам' исследований усовершенствована технология получения сухих композитных смесей, реализуемая в новой конструкции смесителя-диспергатора центробежного типа (патент РФ № 104 867). Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе на кафедрах «Процессы и аппараты пищевых производств» и «Технология и организация общественного питания» ФГБОУ ВПО КемТИПП при подготовке бакалавров и магистрантов.

Автор защищает: математическое описание процесса смесеобразования с применением стохастического и кибернетического подходовалгоритм расчета рациональных параметров работы смесительного агрегата для получения высококачественных мучных композитных смесейновую конструкцию центробежного смесителя-диспергатора и результаты его экспериментальных исследований.

Апробация работы. Основные результаты и положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях ФГБОУ ВПО КемТИПП (2007 — 2011 г.) — III Международной научно-технической конференции «Инновационные технологии и оборудование для пищевой промышленности (приоритеты развития)», Воронеж, 2009; Всероссийской научной конференции молодых учёных «Наука. Технологии. Инновации», Новосибирск, 2009; Всероссийской научной конференции молодых учёных «Актуальные вопросы развития пищевой промышленности», Челябинск, 2011.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ, из них 4 в журналах, рекомендованных ВАК РФ, получены патент РФ и 2 свидетельства о государственной регистрации программ ЭВМ № 2 011 619 083,2011619084.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов, списка литературы и приложенийвключает 44 рисунка, 14 таблиц. Основной текст изложен на 126 страницах, приложение на 29.

Список литературы

включает 117 наименований.

3. Выводы и предложения.

I Ipe/iMicieiniaii ihii. ii мо-нромм! пленная уаапопкл по смен тиамин" ком попет он да я мучных нолуфаорнкатн чЬ'.чиннач смесью прншлна ш. иержашмеп нрнемочные исшлхнпх. Улучшилось качсспю смсшнплнпя. при проведении процесса ликвидирован ручном 1руд.

В pciy.-II.KIIC i1c1iwkihmu. проведенных ни MtfllipiMV’KIIOM смесшс. чо н учеоио-производственном цехе ИЛ ГОУ IHK) .Hindi ЛУ). uu. iit уменьшены noiepii oi Орака и сделаны мм килы о мысиком качестве смешивании конечной) продукта.

1'екомсндомаи. уепншжш. счсеикмь на рпмшос iipoiniuviciKo для получения Mj4in. iv смесей дмчшчо по.-пфлорнкпл .'Ь.ишлая смесь". с?/ ПОИ.

11рсдседа1с, п. комиссии: um HHMoiiauHoinmli лаборатории, мае i ер HO 1″ ОУ IIIК > I L’iK" 4<>

Патрона Л.С.

Члены комиссии: !емюл (ч ГОУ НПО I I. U Л':4<�П аироил O.A. флфеееор кафедры IIAIlll ГОУ В1Ю !"WI ?IIII I. дд.н. Каким H.A. кафедры TiiOOl I ГОУ НПО Кем IUI 111. км, и. Дапыдсико Н. И., f. '/ii асниран i кафедры HAI II 11 ОУ 11ЦО K’eul I II II I. Карн. иуд < >.< '., rfi Mai lier ран i кафедры НАИН ГОУ НПО Кем'1 III II I. Дандсрфсц Д.Ю.